Massenverlagerungen an Schichtstufenhängen

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Aufbau und Begrifflichkeiten einer Schichtstufe

3. Hauptsächliche Verbreitungsgebiete von Schichtstufen in Deutschland

4. Massenverlagerungen
4.1. Definition Massenverlagerung
4.2. Generelle Ursachen für das Auftreten von Massenverlagerungen

5. Untergliederung eines Massenverlagerungsgebietes

6. Verlagerungsmechanismen bei Massenverlagerungsvorgängen an Schichtstufen

7. Formenschatz an Schichtstufenhängen
7.1. Spalten
7.2. Absatzschollen
7.3. Mauerschollen
7.4. Wallschollen und Rückenschollen
7.5. Fußschollen
7.6. Sturzverlagerungen und „Sturzfließungen“

8. Steuerungsfaktoren von Massenverlagerungen an Schichtstufenhängen
8.1. Lithologische Eigenschaften der Schichtstufe
8.2. Niederschlag
8.3. Morphometrische Lage zur Erosionsbasis
8.4. Die Lage im Stufengrundriss
8.5. Lage zum Gewässernetz und Häufigkeit von Hangquellen
8.6. Faktoren ohne Einfluss

9. Gefährdungspotential durch Massenverlagerungen an Schichtstufenhängen

10. Zusammenfassung und Ausblick

11. Literaturverzeichnis

1. Einleitung

Die Belegarbeit beschäftigt sich mit der Problematik von Massenverlagerungen an Schichtstufenhängen in Mitteleuropa. Nach der Schilderung von allgemeinen Gesichtspunkten zur Massenverlagerungs- und Schichtstufenthematik wird anschließend insbesondere auf die Faktoren eingegangen, welche Massenverlagerungsprozesse an Schichtstufen begünstigen und hervorrufen.

Von wenigen Ausnahmen abgesehen basieren die Erläuterungen zu der Thematik dieser Arbeit auf Ergebnissen der Untersuchungen von Prof. Dr. K.-H. Schmidt und Dr. I. Beyer im Thüringer Becken.

Zur Veranschaulichung vervollständigen Abbildungen und Graphiken die Belegarbeit.

2. Aufbau und Begrifflichkeiten einer Schichtstufe

Für die Bildung von Schichtstufenlandschaften sind insbesondere zwei Merkmale von Bedeutung. Eine notwendige Voraussetzung für die Entwicklung einer Schichtstufe ist eine Wechselfolge von abtragungsresistenterem Gestein und erosionsanfälligerem Gestein. Die Schichtlagerung ist leicht geneigt. Abtragungswiderständiges Gesteine sind insbesondere Kalkstein und Sandstein, abtragungsanfälligeres Gesteine vor allem Mergel und Tongesteine.

Abb. 2.1: Elemente der Schichtstufenlandschaft

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Beyer / Schmidt 2003, S. 84

An einer Schichtstufe selbst lassen sich vor allem folgende wichtige Elemente differenzieren: der Trauf, der First, der Walm, die Stufenfläche und der Stufenhang (Blume 1971, S. 10ff).

Der Trauf lässt sich als die Oberkante des Steilabfalls beschreiben. Der First bildet den höchsten Punkt der Schichtstufe. Beide sind aber nur selten miteinander identisch (Kugler / Schaub 2002, S. 222). Der Walm stellt den Abschnitt des Stufenhangs zwischen First und Trauf dar (Blume 1971, S. 14).

Die Stufenfläche bildet die Dachfläche einer Schichtstufe (Leser 2001, S. 847).

Der Stufenhang unterteilt sich in einen Ober- und einen Unterhang. Während der Oberhang das verwitterungsresistentere Gestein umfasst, wird der untere Stufenhang durch das weniger resistentere Gesteinsmaterial geprägt.

Stellt der Trauf gleichzeitig den höchsten Punkt einer Schichtstufe dar, wird die Schichtstufe als Trauf-Schichtstufe bezeichnet. Fehlt der Trauf spricht man von einer Walm-Schichtstufe. Sind die Elemente Trauf, Walm und First gleichermaßen an einer Schichtstufe ausgebildet definiert man dies als Trauf-Schichtstufe mit Walm (Leser 2001, S. 744).

Vor Schichtstufen können sogenannte Zeugenberge liegen. Sie stellen Abtragungsreste des ehemals weiter ausgedehnten Schichtstufenkomplexes dar (Beyer / Schmidt 2003, S. 84).

3. Hauptsächliche Verbreitungsgebiete von Schichtstufen in Deutschland

Als wichtige Gebiete mit einem ausgeprägten Schichtstufenvorkommen lassen sich das Südwestdeutsche Schichtstufenland, zusammengesetzt aus Schwäbischer und Fränkischer Alb, die Randbereiche des Thüringer Beckens und das Weserbergland benennen. Zudem treten Schichtstufenlandschaften vermehrt ebenso im Münsterländer Kreidebecken und im Pfälzerwald auf (Beyer / Schmidt 2003, S. 85).

4. Massenverlagerungen

4.1. Definition Massenverlagerung

Massenverlagerung ist ein Sammelbegriff für Massenbewegungen im Zusammenhang mit Massentransporten.

Zu Massenbewegungen zählen sämtliche Materialbewegungen von stürzendem, gleitendem und rutschendem Boden-, Hangschutt- bzw. Gesteinsmaterial an Hängen unter dem Einfluss der Schwerkraft (Leser 2001, S. 496f).

4.2. Generelle Ursachen für das Auftreten von Massenverlagerungen

Als Ursache für ein generelles Auftreten von Massenverlagerungen, und demnach auch für Massenverlagerungsprozesse an Schichtstufenhängen geltend, kann man auf Veränderungen des Gleichgewichts von rückhaltenden und angreifenden Kräften in einem Hangsystem verweisen. Dabei wird zwischen Scherfestigkeit und Scherspannung unterschieden.

Scherfestigkeit bezeichnet die rückhaltend wirkenden Kräfte, beispielsweise in Form von Reibung oder Kohäsion. Synonym kann ebenso vom Scherwiderstand gesprochen werden.

Als Scherspannungen werden die Material angreifenden Kräfte definiert. Dazu zählen die Schwerkraft, die Gewichtskraft des Materials und Oberflächenlasten.

Der Quotient aus Scherwiderstand und Scherspannung gibt Aufschluss über die Hangstabilität. Es vergrößert sich die Wahrscheinlichkeit des Eintretens von Massenverlagerungsprozessen je größer die Scherspannung und desto kleiner die Scherfestigkeit an einem Hangsystem wird (Beyer 2002, S. 3).

Das Auftreten von Massenverlagerungen wird jedoch nicht nur durch das Verhältnis von Scherwiderstand und Scherspannung am Hangabschnitt hervorgerufen, sondern erst durch das Einwirken anderer Faktoren ermöglicht (Terhorst 1997, S. 18).

Oft treten diese in Kombination miteinander und in komplexen Wirkungsbeziehungen untereinander auf, und beeinflussen somit die Erosionsanfälligkeit von Hangmaterial an Schichtstufen. Dazu gehören das Klima mit Niederschlag und Temperatur, die Morphologie der Schichtstufe mit ihrer Höhe, Neigung und Form, die Geologie der Schichtstufe mit den Gesteinsarten, deren Lagerung und die Tektonik, die vorherrschende Vegetation, die Hydrogeologie (z. B. die Gegebenheit der Wasserwegsamkeit), sowie der Zeitfaktor (Beyer 2002, S. 4).

Oftmals stellen auch anthropogene Eingriffe in den entsprechenden Landschaftskomplex einen Einfluss auf Massenverlagerungen dar, wodurch die Scherfestigkeit der Hänge herabgesetzt wird. Zudem können seismische Aktivitäten Massenverlagerungen begünstigen (Terhorst 1997, S. 18).

Die auf das Hangsystem einwirkenden Faktoren werden zum einen in permanent (langfristig) wirkende Faktoren, zum anderen in episodisch (kurzzeitig wirkende Faktoren unterschieden.

Zu episodisch wirkenden Kräften werden Starkniederschläge und lang anhaltende Niederschläge, sowie anthropogene Aktivitäten und Erdbebentätigkeiten gerechnet (Beyer 2002, S. 4)

Permanent wirkende Einflüsse können auch als dispositive Faktoren bezeichnet werden. Diese sind nicht unmittelbar Auslöser für das Einsetzen von Massenverlagerungen, vielmehr bereiten jene Massenverlagerungen langfristig und indirekt vor (Beyer / Schmidt 1999, S. 75).

Hierunter fallen die lithologischen Eigenschaften der Schichtstufe, die Erosion und die Schwerkraft, das Klima, insbesondere die Niederschlaghöhe und –verteilung. (Beyer 2002, S. 5), sowie morphometrische Steuerungsfaktoren (Beyer / Schmidt 1999, S. 75).

5. Untergliederung eines Massenverlagerungsgebietes

Den vergesellschafteten Formenschatz eines Massenverlagerungsgebietes kann man sowohl in horizontaler, als auch in vertikaler Lage betrachten.

In diesem Punkt soll die vertikale Untergliederung eines Massenverlagerungsgebietes genauer geschildert werden.

Im Vertikalschnitt weisen die jeweiligen Massenverlagerungskörper eine staffelartige Anordnung auf. Dabei können einzelne Formtypen in Kombination miteinander vorkommen. Es müssen jedoch nicht alle möglichen Formtypen immer und überall auftreten (Beyer 2002, S. 67).

Es wird in drei Zonen am Hang unterschieden:

1. das Abrissgebiet,
2. die Mittlere Bewegungszone,
3. der Massenverlagerungsfuß.

Das Abrissgebiet kennzeichnet den Bereich des Oberhanges. Charakteristisch sind für Abrissgebiete die steilen Abrisswände. Die Bodenbildung fehlt in diesem Gebiet vollständig oder ist nur eingeschränkt möglich. Augrund dessen fehlt an Abrisswänden meistens Vegetation. Im Abrissgebiet treten Spalten, Absatzschollen und Mauerschollen in Erscheinung. Zudem können Schollenstümpfe als Relikte von Sturzfließungen vorkommen, sofern Felsstürze eine Rolle bei den bisherigen Massenverlagerungsprozessen am Hang gespielt haben.

Die Mittlere Bewegungszone umfasst den unteren Oberhang und den Grenzbereich von Stufensockel/Stufenbildner. Hier treten die bereits weiterverlagerten Gesteinsmassen auf. In ihrer Ausprägung sind das Wall- und Rückenschollen. Vegetationsbewuchs ist wieder möglich.

Die Massenverlagerungsstirn befindet sich am Unterhang. Hier sind Fußschollen anzutreffen. Zudem können Aufschiebungen von Schuttmaterial des stufensockelbildenden Gesteins vorkommen, welche durch talwärts bewegte Schollen aus mittleren Hangabschnitten und einer damit verbundenen Auspressung des Stufensockelmaterials zu erklären sind. Zu besonders großflächigen und markanten Aufschiebungen im unteren Hangbereich kommt es, wenn Sturzfließungen an oberen Hangpartien in Erscheinung traten (Beyer 2002, S. 68f).

Abb. 5.1: Unterteilung eines Massenverlagerungsgebietes nach

Klengel & Pasek (1974)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Beyer 2002, S. 68.

6. Verlagerungsmechanismen bei Massenverlagerungsvorgängen an Schichtstufen

Massenverlagerungsprozesse lassen sich in verschiedene Bewegungsarten unterscheiden. Eine internationale Massenverlagerungsklassifizierung gelang im Jahr 1993 der UNESCO Working Party For World Landside Inventory (Beyer 2002, S. 6). Nach dieser lassen sich Massenbewegungen in Sturzbewegungen, Kippbewegungen, Gleitbewegungen, Driftbewegungen und Fließbewegungen, sowie deren Kombinationen untereinander differenzieren (Beyer / Schmidt 1999, S. 72). Synonym kann man bei Gleitbewegungen auch von Rutschbewegungen, bei Driftbewegungen ebenso von Fließbewegungen sprechen. Nach Johnsen und Klengel können Gleit- und Driftbewegungen summiert ebenso als Blockverlagerung bezeichnet werden. (Beyer 2002 S. 61f). Die Grundbewegungstypen sind hierbei das Driften, das Kippen und das Gleiten in Form der Rotation und Translation. Zudem können komplex-interne Bewegungsarten unterschieden werden (Beyer / Schmidt 1999, S. 72).

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